CN110542411A - 一种新型传感器及其在激光水平仪上的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型传感器及其在激光水平仪上的应用，传感器包括基座，设置在基座上的两个正向水平检测组件和两个反向水平检测组件；正向、反向水平检测组件的结构相同，都包括：水准器，分别对称且平行设于水准器正下方和正上方的光电发射器和光敏接收器；光电发射器、光敏接收器的中心点的连线穿过水准器的中心点，且该连线与水准器垂直分布；当水准器处于水平状态时，光电发射器输出的光线可覆盖的所述光敏接收器的光接收面，且该光接收面上被光线覆盖的部分呈对称分布；当水准器发生倾斜时，所述被光线覆盖的部分不呈对称分布。基于此原理，该仪器可实现双向自动安平，正反放置时，激光水平仪能提供精确的水平、垂直或特殊基准。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型传感器及其在激光水平仪上的应用，属于仪器仪表领域。
背景技术
现有技术中，电子式自动安平激光水平仪产品都是通过利用高精度长水准器（或者圆水准器）中的气泡在重力场作用下能够精准复位的特性，提供一个精确的水平基准，然后通过在此基准上设置水平、垂直，或者与之形成特殊角度的激光来确立三维空间基准，按现有技术常规方式传感器的工作原理，该传感器只能向上朝单一方向放置工作，若将其倒置，则出现信号消失，功能紊乱，无法实现精确测定的功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新型传感器及其在激光水平仪上的应用，该传感器应用于激光水平仪上，实现激光水平仪的正反双向安平，也即正、反放置时能实现自动安平。
为实现所述发明目的，本申请的新型传感器包括：设置在基座上的两个正向水平检测组件和两个反向水平检测组件；所述正向、反向水平检测组件的结构相同，都包括：水准器，分别对称且平行设于水准器正下方和正上方的光电发射器和光敏接收器；当水准器处于水平状态时，光电发射器输出的光线可覆盖所述光敏接收器的光接收面，且该光接收面上被光线覆盖的部分呈对称分布；当水准器发生倾斜时，所述被光线覆盖的部分不呈对称分布。基于此原理，仪器可实现双向自动安平，正反放置使用时，激光水平仪都能提供精确的水平、垂直或特殊基准。
优选的方案是，所述正向、反向水平检测组件分别设于基座的上、下两侧，以方便装配。
优选的方案是，所述两个正向水平检测组件中的水准器同平面设置或分别处于两个平行的平面上，且两个水准器不平行（进一步优选的方案是，两个水准器彼此垂直分布）。
优选的方案是，所述两个反向水平检测组件的水准器同平面设置或分别处于两个平行的平面上，且两个水准器不平行（进一步优选的方案是，两个水准器彼此垂直分布）。
优选的方案是，光电发射器、光敏接收器的中心点的连线穿过水准器的中心点，且该连线与水准器垂直分布，以进一步提升水平放置的准确性。
优选的方案是，所述光敏接收器的光接收面包括一对对称分布的光敏元件阵列。
一种应用上述新型传感器的激光水平仪，所述激光水平仪还包括与所述光敏接收器的一对光敏元件阵列相连的主控电路，主控电路检测所述的一对光敏元件阵列输出的电压大小判断所述水准器是否处于水平状态。
优选的方案是，所述基座上还设有一对彼此垂直分布的三个激光发射器，用于生成三个彼此垂直的激光束或激光面。
优选的方案是，所述主控电路包括：CPU；与该CPU相连的LED指示灯和显示屏；与该CPU相连的按钮电路和遥控电路，用于正向、反向水平检测组件和三个激光发射器的开关；与该CPU相连的角度传感器，用于判断激光水平仪的正、反向设置；与该CPU相连的激光控制电路，用于驱动三个激光发射器的工作；与该CPU相连的传感器信号处理电路，用于控制光电发射器的光发射和接收来自光敏接收器的信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：应用上述新型传感器的激光水平仪正向放置时，通过两个正向水平检测组件，实现自动安平；激光水平仪反向放置（上下倒置）时，通过两个反向水平检测组件，实现自动安平；实现了水平仪双向安平，正反倒置，实现其双向精确定水平的功能。
附图说明
图1 为激光水平仪的切面图；
图2为管水准器切面图；
图3为圆水准器切面图；
图4为水平检测组件的结构示意图；
图5为主控电路中的CPU；
图6为主控电路中的LED指示灯；
图7为主控电路中的按钮电路；
图8为主控电路中的遥控电路；
图9为主控电路中的角度传感器接口电路；
图10为主控电路中的激光控制电路；
图11为主控电路中的传感器信号处理电路；
图12为主控电路中的光电发射器和光敏接收器电路；图中，二极管D8-9,D14-15是光敏二极管，图中的其余二极管是发光二极管；
图13为本激光水平仪的基座及三个激光发射器的结构示意图；
附图标记说明：1：第一激光发射器；1-1：第二激光发射器；1-2：第三激光发射器；2：基座； 4 ：X轴反向水平水准器；4-1： Y轴反向水平水准器；5 ：水准器（X轴正向水平水准器）；5-1 ：Y轴正向水平水准器，5-2：气泡。
具体实施例
实施例1
参见图1和图4，一种激光水平仪，包括基座2，两个设置在基座2上的正向水平检测组件，两个设置在基座2上的反向水平检测组件（优选的方案是：正向水平检测组件和反向水平检测组件分别设于基座2的上、下两侧），所述正向、反向水平检测组件的结构相同，都包括：水准器5，分别对称且平行设于水准器5正下方和正上方的光电发射器7和光敏接收器8；光电发射器7、光敏接收器8的中心点的连线穿过水准器5的中心点，且该连线与水准器垂直分布；当水准器5处于水平状态时，光电发射器7输出的光线可覆盖所述光敏接收器8的光接收面，且该光接收面上被光线覆盖的部分呈对称分布；当水准器5发生倾斜时，所述被光线覆盖的部分不呈对称分布。
所述光敏接收器8的光接收面包括一对对称分布的光敏元件阵列（例如采用光敏二极管或光敏三极管阵列，光敏元件阵列优选4*4）。
激光水平仪还包括与所述光敏接收器8的一对光敏元件阵列相连的主控电路，主控电路检测所述的一对光敏元件阵列输出的电压大小判断所述水准器5是否处于水平状态。一对光敏元件阵列输出的电压相同，则水平；否则不水平。
主控电路还将检测结果输出至激光水平仪的显示屏或LED指示灯。
两个正向水平检测组件中的水准器5同平面设置或分别处于两个平行的平面上，且两个水准器5不平行（优选的方案是，包括两个彼此垂直分布的水准器：X轴正向水平水准器5和 Y轴正向水平水准器5-1）。
两个反向水平检测组件的水准器5同平面设置或分别处于两个平行的平面上，且两个水准器5不平行（优选的方案是，包括两个彼此垂直分布的水准器：X轴反向水平水准器4和Y轴反向水平水准器4-1）。
所述正、反向水平检测组件中的水准器5同平面设置或分别处于至少两个平行的平面上。
基座2上还设有三个彼此垂直分布的三个激光发射器，分别是第一激光发射器1，第二激光发射1-1和第三激光发射器1-2，用于生成三个彼此垂直的激光束或激光面。
水准器5优选管水准器，也可采用圆水准器。
当两个正向水平检测组件相对于两个反向水平检测组件处于正上方时（也即基座2正向设置），激光水平仪自动启动各正向水平检测组件（也即启动其中的光电发射器7和光敏接收器8），关闭各反向水平检测组件（也即关闭反向水平检测组件中的光电发射器7和光敏接收器8），在各正向水平检测组件中，通过光电发射器7发射光线到长水准器上,利用长水准器上气泡在重力场作用下能够精准复位的特性，光线折射到光敏接收器8上，通过与各光敏接收器8相连的主控电路测出所述正向水平检测组件的两个水准器5是否都处于水平状态；若是，则由所述显示屏或LED指示灯显示结果，即可给水平仪提供一个精确的水平基准，此时三个相互垂直的激光发射器发射出彼此垂直的三个激光束或激光面即处于水平或垂直状态，提供可见的施工基准。
当基座2上下方向调转，也即基座2反向放置。激光水平仪自动关闭各正向水平检测组件，开启各反向水平检测组件，在各反向水平检测组件中，通过与各光敏接收器8相连的主控电路计算出所述正向水平检测组件的两个水准器5是否都处于水平状态；若是，则由所述显示屏或LED指示灯显示结果，即可给水平仪提供一个精确的水平基准。
如图5至12，所述主控电路包括CPU，与该CPU相连的LED指示灯，与该CPU相连的按钮电路（用于激光水平仪，正向、反向水平检测组件，激光发射器等的开关），与该CPU相连的遥控电路（用于激光水平仪，正向、反向水平检测组件，激光发射器等的开关），与该CPU相连的角度传感器（用于判断激光水平仪的正、反向设置，优选型号MMA8452），与该CPU相连的激光控制电路（用于驱动三个激光发射器的工作），与该CPU相连的传感器信号处理电路（用于控制光电发射器的光发射和接收来自光敏接收器的信号）。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包括一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种新型传感器，包括基座（2），其特征在于，还包括：设置在基座（2）上的两个正向水平检测组件和两个反向水平检测组件；正向、反向水平检测组件的结构相同，都包括：水准器（5），分别对称且平行设于水准器（5）正下方、正上方的光电发射器（7）和光敏接收器（8）；
当水准器（5）处于水平状态时，光电发射器（7）输出的光线可覆盖所述光敏接收器（8）的光接收面，且该光接收面上被光线覆盖的部分呈对称分布；当水准器（5）发生倾斜时，所述被光线覆盖的部分不呈对称分布。
2.根据权利要求1所述的新型传感器，其特征在于：所述正向、反向水平检测组件分别设于基座（2）的上、下两侧。
3.根据权利要求1所述的新型传感器，其特征在于：两个正向水平检测组件中的水准器（5）同平面设置或分别处于两个平行的平面上，且两个水准器（5）不平行。
4.根据权利要求1所述的新型传感器，其特征在于：两个反向水平检测组件的水准器（5）同平面设置或分别处于两个平行的平面上，且两个水准器（5）不平行。
5.根据权利要求1-4之一所述的激光水平仪，其特征在于：所述光电发射器（7）、光敏接收器（8）的中心点的连线穿过水准器（5）的中心点，且该连线与水准器垂直分布。
6.根据权利要求1-4之一所述的激光水平仪，其特征在于：所述光敏接收器（8）的光接收面包括一对对称分布的光敏元件阵列。
7.一种应用权利要求6所述的激光水平仪，其特征在于：所述激光水平仪还包括与所述光敏接收器的一对光敏元件阵列相连的主控电路，主控电路检测所述的一对光敏元件阵列输出的电压大小判断所述水准器是否处于水平状态。
8.根据权利要求7所述的激光水平仪，其特征在于：所述基座（2）上还设有一对彼此垂直分布的三个激光发射器，用于生成三个彼此垂直的激光束或激光面。
9.根据权利要求8所述的激光水平仪，其特征在于：所述主控电路包括：
CPU；
与该CPU相连的LED指示灯和显示屏；
与该CPU相连的按钮电路和遥控电路，用于正向、反向水平检测组件和三个激光发射器的开关；
与该CPU相连的角度传感器，用于判断激光水平仪的正、反向设置；
与该CPU相连的激光控制电路，用于驱动三个激光发射器的工作；
与该CPU相连的传感器信号处理电路，用于控制光电发射器的光发射和接收来自光敏接收器的信号。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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